Колобродов В.Г. и др.

Главная страница
Сведения об авторах

ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ КОРОТКОЦИКЛОВОЙ БЕЗНАГРЕВНОЙ АДСОРБЦИОННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ БИОГАЗА НА ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ

Колобродов В. Г., Хажмурадов М. А., Григорова Т. К., Винокуров Э. И., Воробьева В. П., Еременко Е. В., Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», Харьков, Украина

Адсорбционное разделение биогаза на основные компоненты основано на относительной селективности адсорбции метана и диоксида углерода. Процессы адсорбционного разделения газов могут быть различного типа, главным образом, в зависимости от способа осуществления десорбции, которая является самой неэффективной стадией процесса. Адсорбционная стадия цикла обычно протекает быстро и с высокой степенью эффективности.
В ННЦ ХФТИ изготовлена установка для разделения биогаза на основные компоненты методом короткоцикловой безнагревной адсорбции. При работе установки используются циклы с переменным давлением. В этом типе циклов процесс осуществляется практически в изотермических условиях между двумя давлениями. Адсорбцию производят при более высоком давлении, чем десорбцию, и разность в заполнении равна разности между величинами адсорбции при двух давлениях на изотерме.
Основным преимуществом цикла с переменным давлением является отсутствие стадий, связанных с нагреванием и охлаждением адсорбента. Благодаря этому длительность цикла может быть очень небольшой. Применение в разделительной установке электромагнитных отсекающих клапанов позволяет использовать циклы длительностью в несколько секунд. Существенное влияние на работу установки оказывает выбор верхнего (адсорбция) и нижнего (десорбция) уровня давлений, а также временного режима работы адсорберов. Определение этих параметров, обеспечивающих эффективную работу короткоцикловой безнагревной разделительной установки, выполнено в этой работе.
Выбор верхнего и нижнего уровня давлений проводился по изотерме адсорбции более сорбируемого компонента биогаза (диоксида углерода) на цеолите СаА при комнатной температуре. Согласно изотерме самый большой рост адсорбционной емкости цеолита СаА по СО₂ наблюдается в интервале давлений 0—0,1 МПа. Поскольку при более высоких давлениях рост этой величины замедляется, парциальное давление диоксида углерода во время адсорбции не должно превышать 0,1 МПа. Дальнейшее повышение давления значительно меньше сказывается на емкости цеолита по СО₂.
Десорбцию желательно проводить при максимально низких давлениях, которые способны обеспечить средства откачки.
Время работы адсорберов на различных стадиях процесса зависит от многих конструктивных параметров установки (объема адсорберов, емкости адсорберов, производительности компрессорного и откачного оборудования, сечения и протяженности трубопроводов и т. д.) и для заданной конструкции определяется составом биогаза и требованиями к чистоте получаемых продуктов.
Созданная в ННЦ ХФТИ короткоцикловая безнагревная адсорбционная установка для разделения биогаза на основные компоненты имеет две параллельные газовые линии, каждая из которых содержит разделительный адсорбер объемом ~5 л, заполненный цеолитом СаА. Адсорберы попеременно находятся в одной из двух стадий: адсорбции или десорбции. Основным фактором, определяющим длительность цикла адсорбция-десорбция, является время десорбции. Оптимизация режимов работы установки КЦБА заданной конструкции сводится к определению времени десорбции, обеспечивающего наибольшую производительность установки. Работу каждого адсорбера можно разделить на четыре этапа:
1) повышение давления в адсорбере до 0,5 МПа;
2) адсорбция в динамическом режиме;
3) понижение давления в адсорбере до 0,01 МПа;
4) десорбция при давлении 0,01 МПа.
Эксперименты, проведенные на установке, позволили определить время работы адсорберов на различных этапах процесса разделения. Для биогаза с содержанием метана 60% и диоксида углерода 40% и чистотой получаемых продуктов 99% построена циклограмма работы установки.
Работы выполняются по проекту УНТЦ.

THE OPTIMIZATION OF THE OPERATING REGIMES OF THE SHORT-CYCLE NON-HEATING ADSORPTION FACILITY FOR BIOGAS SEPARATION INTO THE MAIN COMPONENTS

Kolobrodov V. G., Khazhmuradov M. A., Grygorova T. K., Vinokurov E. I., Vorobyova V. P., Yeremenko Ye. V., National Scientific Center «Kharkiv Institute of Physics and Technology», Kharkiv, Ukraine

The paper describes the options for optimizing the operation regimes of the facility for biogas separation into the main components. It defines the upper and lower working pressure ranges and optimal durations of the adsorption and desorption processes, ensuring maximum facility productivity.

Главная страница

Сведения об авторах

Колобродов Виктор Григорьевич, н. с, Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», ул. Академическая, 1, Харьков, 61108, Украина. Тел. (057) 700-24-98

Хажмурадов Манап Ахмадович, д. т. н., проф., нач. отдела, Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», ул. Академическая, 1, Харьков, 61108, Украина. Тел. (057) 335-68-46. E-mail: khazhmdogkipt.kharkov.ua

Григорова Татьяна Константиновна, н. с, Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», ул. Академическая, 1, Харьков, 61108, Украина. Тел. (057) 700-24-98. E-mail: khazhmdogkipt.kharkov.ua

Винокуров Эдуард Исаакович, зам. нач. лаборатории, Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», ул. Академическая, 1, Харьков, 61108, Украина. Тел. (057) 700-24-98. E-mail: khazhmdogkipt.kharkov.ua

Воробьева Вера Павловна, ведущий инженер, Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», ул. Академическая, 1, Харьков, 61108, Украина. Тел. (057) 335-65-94

Еременко Евгений Владимирович, зам. директора, Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», ул. Академическая, 1, Харьков, 61108, Украина. Тел. (057) 335-65-78

Последние изменения внесены 24.04.07